Memoria Computacional y Almacenamiento

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Questions and Answers

¿Cuál es una característica principal de la memoria secundaria?

Almacena datos en forma permanente (correct)

Utiliza circuitos integrados de silicio

Es más rápida que la memoria RAM

Retiene información de forma temporal

¿Qué tipo de tecnología utiliza patrones de magnetización para almacenar información?

Semiconductores

Memoria de estado sólido

Memoria óptica

Memoria magnética (correct)

¿Cuál de las siguientes unidades es mayor que un Terabyte?

Megabyte

Kilobyte

Petabyte (correct)

Gigabyte

¿Qué representa el término 'tiempo de acceso' en sistemas de memoria?

El tiempo que transcurre desde que se inicia una operación hasta que se completa Signup and view all the answers

¿Cuál es el propósito principal de tener memorias rápidas y de gran capacidad en un computador?

Facilitar el procesamiento de datos y almacenar información de manera permanente Signup and view all the answers

¿Cuál es el valor en bytes representado por un Gigabyte?

$10^9$ Signup and view all the answers

¿Qué tipo de memoria almacena información en forma de deformaciones utilizando un láser?

CD, DVD, Blu Ray Signup and view all the answers

¿Qué tecnología de construcción de memoria se basa principalmente en transistores y capacitores?

Memoria semiconductores Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente una memoria volátil?

Retiene información solo cuando hay alimentación eléctrica. Signup and view all the answers

¿Qué tipo de acceso en una memoria se considera secuencial?

Acceso que depende de la ubicación previa de los datos. Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal diferencia entre SDRAM y DDR?

SDRAM permite transferencia de datos en un solo ciclo de reloj, mientras que DDR lo hace en múltiples ciclos. Signup and view all the answers

¿Qué tipo de memoria es capaz de ser actualizada además de ser leída?

SSD. Signup and view all the answers

¿Qué función principales desempeñan las memorias cache?

Reducir el tiempo de acceso a los datos frecuentemente utilizados. Signup and view all the answers

¿Qué característica no se relaciona con las memorias de solo lectura (ROM)?

Pueden ser actualizadas. Signup and view all the answers

¿En cuál de las siguientes opciones se indica un tipo de memoria cuya volatilidad es crítica para el funcionamiento del sistema?

RAM. Signup and view all the answers

¿Cuáles son las dos clasificaciones principales de la memoria en función de su volatilidad?

Memoria volatile y no volátil. Signup and view all the answers

¿Qué ocurre con la información guardada en los flip-flops durante una operación de escritura?

Se actualiza con nueva información. Signup and view all the answers

¿Cuál es la función del capacitor en una celda de DRAM durante la operación de lectura?

Descargarse para permitir que se lea el bit. Signup and view all the answers

¿Qué define el tiempo de ciclo en una memoria DRAM?

El tiempo entre dos operaciones de lectura y escritura. Signup and view all the answers

¿Por qué las memorias dinámicas son más lentas que las memorias estáticas?

Debido a la necesidad de refresco y precarga. Signup and view all the answers

¿Cuál es la consecuencia de no realizar la operación de refresco periódicamente en una DRAM?

Se pierde la información almacenada. Signup and view all the answers

¿Qué sucede al realizar una lectura en una memoria DRAM?

El bit leído se elimina permanentemente. Signup and view all the answers

¿Cuál es la señal generada por la CPU durante la escritura en el bus de control?

Señal de escritura. Signup and view all the answers

¿Qué caracteriza a una memoria dinámica (DRAM) en comparación con otros tipos de memoria?

Requiere que la carga del capacitor sea restaurada después de cada lectura. Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por cilindro en un disco duro?

Todas las pistas a la misma distancia del eje de los platos. Signup and view all the answers

¿Cómo se define la capacidad de una unidad de disco?

Es igual al número de cilindros por la capacidad de un cilindro. Signup and view all the answers

¿Cuál es el tiempo de búsqueda en un disco duro?

Es el tiempo que tarda en desplazar el brazo hasta la pista deseada. Signup and view all the answers

¿Cuál es la capacidad de la cinta magnética IBM 726?

Algunos MB Signup and view all the answers

¿Qué representa la latencia rotacional en un disco duro?

El tiempo que tarda en girar el disco para situarse sobre el sector deseado. Signup and view all the answers

¿Qué determina la capacidad de un cilindro en un disco duro?

El número de caras por la capacidad de una pista. Signup and view all the answers

¿Qué dispositivo almacena cientos de Petabytes?

Librería de Cintas Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre el principio de escritura en un disco duro?

El sentido de circulación de la corriente determina el valor de un bit. Signup and view all the answers

¿Cuál es el tiempo de acceso aproximado para la memoria Cache?

~ 100 ns Signup and view all the answers

¿Cómo se calcula el tiempo de acceso en un disco duro?

Sumando el tiempo de búsqueda, la latencia rotacional y el tiempo de transferencia. Signup and view all the answers

¿Qué principio se aplica al guardar información en la memoria Cache?

Principio de localidad de las referencias Signup and view all the answers

¿Qué componentes hacen que la superficie de un disco duro tenga propiedades magnéticas?

La película de un material magnético como el óxido de Fe o Co. Signup and view all the answers

¿Qué tiempo de acceso se asocia con la DRAM?

~ 10 ms Signup and view all the answers

¿Qué sucede cuando se encuentra un dato en la memoria Cache?

Se copia el dato y los bytes contiguos Signup and view all the answers

¿Qué tipo de localidad se refiere a la reutilización de datos recientes?

Localidad Temporal Signup and view all the answers

¿Qué significado tiene MIPS en el contexto de rendimiento de la CPU?

Millones de Instrucciones por segundo Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal característica de la Localidad Espacial?

Los objetos se almacenan en posiciones adyacentes de memoria. Signup and view all the answers

¿Qué describe mejor la Localidad Temporal en el contexto de la memoria?

Referencias en un ciclo repetitivo tienden a volver a aparecer. Signup and view all the answers

¿Cuál es una característica del nivel L1 de la memoria Cache?

Se encuentra dentro del chip de la CPU. Signup and view all the answers

¿Qué función tiene el controlador de caché?

Gestiona la lectura y escritura en la memoria Cache. Signup and view all the answers

¿Qué implicación tiene una lectura fallida en la memoria cache?

Se genera un acceso adicional a la memoria DRAM. Signup and view all the answers

En la arquitectura Harvard, ¿cómo se gestionan las instrucciones y los datos?

Usan caches separadas para instrucciones y datos. Signup and view all the answers

¿Cuál es la diferencia clave entre la memoria L2 y L3 Cache?

L2 se encuentra dentro del chip de la CPU y L3 está en la motherboard. Signup and view all the answers

¿Qué componente es el directorio de la memoria cache?

Memoria de etiquetas o TAG RAM. Signup and view all the answers

Study Notes

Unidad 3 - Memorias

Resultados de Aprendizaje: El estudiante deberá ser capaz de:
- Describir la organización y arquitectura básica de una memoria electrónica o de semiconductores.
- Identificar los diferentes tipos de celdas de memoria y sus clases.
- Identificar distintos tipos de memorias RAM.
- Identificar distintos tipos de memorias ROM.
- Comprender las razones por las que se elige un tipo de memoria.
- Definir el concepto de tiempo de acceso y su composición.
- Comprender la diferencia entre una memoria SDRAM y una DDR.
- Explicar la necesidad de las memorias caché y su funcionamiento.
- Identificar las partes de una memoria caché y explicar su funcionamiento.
- Explicar el fundamento del funcionamiento de los dispositivos de almacenamiento magnético.
- Identificar y representar gráficamente las partes de un disco duro y una unidad de disco.
- Describir el funcionamiento básico de las unidades de acceso secuencial.
- Describir el funcionamiento básico de las unidades ópticas.

Características de las memorias

Volátiles o No Volátiles: Las memorias pueden perder su información al apagarse (volátiles) o conservar la información (no volátiles). Ejemplos de volátiles: RAM principal del computador. Ejemplos de no volátiles: ROM, SSD, Disco Duro.
Acceso Aleatorio, Directo o Secuencial: La forma en cómo se accede a los datos en la memoria.
Lectura-Escritura o Sólo Lectura: Si la memoria permite escribir y leer datos (lectura-escritura) o solo permite leer datos (solo lectura).
Primaria o Secundaria: Distinción entre la memoria principal (RAM, que almacena datos procesados) y la secundaria (disco duro, SSD) que almacena información duraderamente.

Volatilidad

Volátil: Retiene información solo mientras recibe alimentación eléctrica.
No Volátil: Retiene la información aún sin alimentación eléctrica.

Lectura-Escritura (R/W) y Solo Lectura

Lectura-Escritura (R/W): Su contenido puede ser actualizado y accederse por otros dispositivos. Ejemplo: RAM
Solo Lectura: Solo puede ser leída. Ejemplo: ROM

Tipos de Acceso

Aleatorio (Random): El tiempo de acceso es independiente de la posición o acceso previo.
Directo: Se direccionan o identifican bloques de datos; tiempo de acceso variable.
Secuencial: El tiempo de acceso depende de la ubicación de los datos y del lugar donde se estaba leyendo previamente.

Tecnología de Construcción

Semiconductores: Circuitos integrados basados en silicio (Si). Se utilizan transistores y capacitores para el almacenamiento. Ejemplos: SRAM, DRAM, Flash.
Magnéticas: Utiliza patrones de magnetización sobre una superficie con propiedades magnéticas. Ejemplos: Discos duros, cintas (DDS, LTO).
Ópticas: Almacena información como deformaciones en la superficie de un disco, leyéndola con un láser durante su rotación. Ejemplos: CD, DVD, Blu-Ray

Capacidad

La unidad fundamental es el byte. Se utiliza la notación decimal y binaria. Presenta los múltiplos del byte (Kb, Mb, Gb, Tb, etc.) con sus valores decimales y binarios.

Tiempo de Acceso (Latencia) y Tiempo de Ciclo

Tiempo de Acceso (Latencia): Tiempo que transcurre desde el inicio de una operación hasta su finalización; puede variar dependiendo de si es para lectura o escritura.
Tiempo de Ciclo: Tiempo entre dos operaciones consecutivas (tRC, tWC).

Jerarquías de Memoria

Un computador requiere memoria veloz para almacenar datos e instrucciones procesadas por la CPU y una memoria de gran capacidad para almacenamiento permanente.
Existe un compromiso entre velocidad, capacidad y costo.
Diferentes tipos de memoria se combinan para satisfacer las necesidades de procesamiento.
Se mantienen copias de bloques de datos en niveles inferiores para evitar tiempos largos en accesos.

Niveles de una Jerarquía de Memorias (Piramide):

Los niveles presentan diferentes costos y tiempos de acceso de acuerdo con su cercanía a la CPU.
La Memoria principal (DRAM) presenta un costo y tiempo de acceso medio.
Las Memorias Caché (SRAM) presentan tiempos de acceso más bajos, pero su costo es superior.
En los niveles más altos (Registros), se encuentra la memoria con tiempos más cortos en accesos pero con los mayor costo.

Memorias de Lectura/Escritura (R/W)

RAM (Random Access Memory): Memoria de acceso aleatorio para posicionar datos; el tiempo de acceso es igual para cualquier posición.
SRAM: Memoria estática, de acceso rápido.
DRAM: Memoria dinámica, de mayor capacidad, pero con un tiempo de acceso más lento que la SRAM.
RAM = SRAM + DRAM

SRAM

Memoria de Acceso Aleatorio Estática.
Tiene una arquitectura determinada que facilita el funcionamiento.
Es una memoria estática; no requiere refresco.
Usualmente se utiliza para la creación de caché.

DRAM

Memoria de Acceso Aleatorio Dinámica.
Requiere refresco periódico para mantener la información.
Mayor capacidad de almacenamiento que la SRAM.
Se utiliza comúnmente como memoria principal.

Celda de una memoria Estática (SRAM)

Utiliza un circuito flip-flop para almacenar un bit. (6 transistores).
Los valores almacenados son estables sin necesidad de refrescar.

Celda de una memoria Dinámica (DRAM)

Utiliza un capacitor para almacenar un bit. (1 transistor, 1 capacitor).
Requiere un refresco periódico para reponer la carga en el capacitor.
Los datos se pierden sin refresco.

Comparativo DRAM - SRAM

Característica	DRAM	SRAM
Transistores Celda	1T-1C	6T
Tamaño	Menor	Mayor
Lectura	Destructiva	No Destructiva
Tasa de latencia	Baja (más lenta)	Alta (más rápida)
Consumo	Menor	Alto
Utilización	Memoria Principal	Caché
Costo	Menor	Mayor

Organización o Arquitectura de las DRAM

La DRAM se organiza en una matriz de celdas.
Se utiliza un decodificador de filas y columnas para acceder a las celdas.

Organización de una memoria flash

Estructura organizada en bloques, filas y columnas para el almacenaje de bits.

Discos rígidos o duros

Componentes: Actuador, brazo, cabezales, platos, interfaz, alimentación, y controlador.
Pista: Se refiere a las secciones concéntricas que forman la superficie de grabación de un disco duro.
Cilindro: Todas las pistas que se ubican en la misma distancia desde el eje del disco.
Sector/Sectores: Pistas de igual tamaño (512 bytes ó 4KB).

Principio de funcionamiento de discos rígidos

La superficie de los platos (generalmente de aluminio o cristal) se cubre con una delgada película magnética.
Partículas magnéticas en capas (dominios) cambian su alineación en respuesta a impulsos eléctricos desde el cabezal.
El cambio de alineación representa la información (0 o 1) almacenada en el disco.
Escritura: El cambio de flujo de la corriente eléctrica en el cabezal produce alineamientos específicos de dominios magnéticos en cada pista, creando patrones magnéticos visibles bajo el flujo de la corriente eléctrica.
Lectura: El movimiento relativo de la pista y el cabezal produce cambios en el campo magnético que son leídos por la cabeza, determinando la información grabada.

Capacidad de discos

Se mide en GigaBytes (GB) o TeraBytes (TB).
Depende del número de cilindros, caras, pistas y sectores de cada pista, así como de la densidad areal.

Tiempo de acceso de discos

Tiempo de búsqueda: Tiempo para que el brazo se desplace hasta la pista deseada.
Latencia rotacional: Tiempo para que el sector deseado llegue debajo de la cabeza.
Tiempo de transferencia: Tiempo para transferir el dato solicitado.
El tiempo de acceso total se calcula sumando estos tres tiempos.

Discos de estado solido (SSD)

Características: Memoria no volátil. Tecnología Flash.
- Tipos: SLC NAND, MLC NAND, TLC NAND.
Tipos de organización de memorias flash: NOR, NAND.

Memoria Caché

Principal función: Guardar copias de datos de la memoria (DRAM) o instrucciones.
Principio de uso:
- Localidad temporal: los datos con acceso reciente tienen alta probabilidad de ser utilizados.
- Localidad espacial: los datos contiguos tienen alta probabilidad de ser utilizados.
Componentes: Memoria caché (SRAM), lógica de administración o controlador de caché, y directorios (Memoria de etiquetas o TAG RAM).
Operación (Lectura): El procesador busca en la caché el dato solicitado; Si está en cache el procesador accede a su copia para reducir tiempos, si el dato no está los pasos siguen una estructura secuencial que involucra el acceso a la memoria principal (DRAM).

Tipos de cachés según su ubicación

L1 (Nivel 1): Dentro del chip de la CPU.
L2 (Nivel 2): Dentro del chip de la CPU, de mayor tamaño que L1.
L3 (Nivel 3): Fuera del chip de la CPU, en la placa madre; de mayor tamaño que L2.

Glosario

Nivel inferior: Nivel de jerarquía de memorias más cercano a la CPU.
Bloque/Línea: Unidad de transferencia entre la DRAM y la memoria caché (usualmente 64 bytes).
Cache hit: La CPU encuentra el dato solicitado en la caché.
Cache miss: La CPU no encuentra el dato solicitado en la caché.
Tasa/Ratio de acierto: Porcentaje de cache hits.
Penalidad por Fallo: Tiempo para recuperar el dato solicitado desde la memoria principal y actualizar la caché.

Dispositivos de acceso secuencial

Cinta magnética (Tape): Almacenamiento secuencial en forma de carrete.
LTO (Linear Tape Open): Tecnología de cinta para almacenamiento masivo de datos, generalmente utilizado en grandes almacenajes que requieren durabilidad y disponibilidad.

Discos ópticos

Tecnología de grabación: Grabación y lectura de datos mediante un láser que crea información en forma de espiral.
Tipos: CD, DVD, HD DVD, Blu-ray.
Formatos de lectura: Información almacenada en forma de mesetas (lands) y valles (pits).

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Description

Este cuestionario explora conceptos clave relacionados con la memoria secundaria y las tecnologías de almacenamiento en informática. A través de preguntas específicas, los participantes evaluarán su comprensión sobre la capacidad, el tiempo de acceso y el propósito de diferentes tipos de memoria. ¡Pon a prueba tus conocimientos sobre cómo funcionan los sistemas de memoria en los computadores!